Connected Mode & Mobility (LTE và NR)

Trang này mô tả những gì diễn ra sau khi UE đã có kết nối và phiên dữ liệu (xem Attach / Registration & Session): trạm gốc lập lịch và truyền dữ liệu thế nào, UE đo đạc và chuyển cell ra sao, rồi kết nối được nhả, tạm ngưng, khôi phục hoặc tái thiết lập khi có lỗi. Phần cuối là di động ở chế độ idle và paging.

Lập lịch và truyền dữ liệu

Ở RRC_CONNECTED, mọi tài nguyên vô tuyến do trạm gốc cấp. Scheduler ở MAC (trong eNB, hoặc trong gNB-DU) quyết định mỗi TTI hoặc slot UE nào được truyền, trên RB nào, với MCS và số layer nào, rồi báo cho UE bằng DCI trên PDCCH.

	LTE	NR
DCI downlink	Format 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 2, 2A đến 2D	Format 1_0 (fallback), 1_1, 1_2
DCI uplink	Format 0, 4	Format 0_0 (fallback), 0_1, 0_2
DCI nhóm	Format 3, 3A (điều khiển công suất)	Format 2_0 đến 2_7 (slot format, preemption, công suất, wake-up, ...)
Độ trễ DL grant tới dữ liệu	Cùng subframe	K0 slot, cấu hình được
Độ trễ dữ liệu DL tới HARQ ACK	4 subframe (FDD)	K1 slot, báo trong DCI
Độ trễ UL grant tới PUSCH	4 subframe (FDD)	K2 slot, cấu hình được
HARQ uplink	Đồng bộ, ACK/NACK trên PHICH	Bất đồng bộ, truyền lại do DCI quyết định (bit NDI)

Downlink

sequenceDiagram
    participant UE
    participant RAN as eNB / gNB
    RAN->>UE: PDCCH - DCI downlink, CRC scramble với C-RNTI
    RAN->>UE: PDSCH - transport block
    UE->>RAN: PUCCH hoặc PUSCH - HARQ ACK hoặc NACK
    RAN-->>UE: Nếu NACK - truyền lại cùng HARQ process
    UE->>RAN: CSI report - CQI, PMI, RI, NR thêm L1-RSRP theo beam

Thông tin trạng thái kênh (CSI) quyết định chất lượng lập lịch. LTE đo trên CRS hoặc CSI-RS (từ Rel-10), NR chỉ đo trên CSI-RS và SSB với một khung báo cáo cấu hình được: chu kỳ, bán cố định hoặc không định kỳ (kích hoạt bằng DCI).

Uplink

sequenceDiagram
    participant UE
    participant RAN as eNB / gNB
    Note over UE: Có dữ liệu mới, chưa có grant
    UE->>RAN: Scheduling Request trên PUCCH
    RAN->>UE: DCI uplink - grant nhỏ
    UE->>RAN: PUSCH - Buffer Status Report và một phần dữ liệu
    RAN->>UE: DCI uplink - grant theo BSR
    UE->>RAN: PUSCH - dữ liệu

• SR chỉ là 1 bit "tôi có dữ liệu", nằm trên tài nguyên PUCCH định kỳ được cấu hình riêng cho UE. Nếu UE không có tài nguyên SR hoặc hết số lần thử (dsr-TransMax), nó dùng random access.
• BSR báo lượng dữ liệu theo nhóm kênh logic: 4 nhóm ở LTE, 8 nhóm ở NR.
• Grant không cần xin. LTE có SPS (semi-persistent scheduling) cho VoLTE. NR có configured grant type 1 (cấu hình hoàn toàn bằng RRC) và type 2 (RRC cấu hình, DCI kích hoạt), dùng cho VoNR và URLLC để bỏ qua vòng SR.

Những cơ chế khác ở CONNECTED

Cơ chế	Mục đích	Ghi chú
Timing advance	Giữ uplink của các UE đến trạm gốc cùng lúc	Cập nhật bằng TAC MAC CE; timeAlignmentTimer hết thì UE coi như mất đồng bộ uplink, phải random access
DRX	Tiết kiệm pin: UE chỉ nghe PDCCH trong onDuration của mỗi chu kỳ	Chu kỳ ngắn và dài, drx-InactivityTimer kéo dài thời gian thức sau mỗi lần được lập lịch
Power control	Điều khiển công suất PUSCH, PUCCH, SRS	Vòng hở theo suy hao đường truyền, vòng kín bằng lệnh TPC trong DCI
BWP (chỉ NR)	UE chỉ hoạt động trên một phần băng	Tối đa 4 BWP mỗi chiều mỗi cell, chuyển bằng DCI, RRC hoặc bwp-InactivityTimer
Beam management (chủ yếu NR FR2)	Giữ beam tốt giữa gNB và UE	Đo L1-RSRP trên SSB, CSI-RS; đổi beam bằng TCI state qua MAC CE hoặc DCI
Carrier aggregation	Ghép nhiều cell phục vụ	SCell thêm bớt bằng RRC reconfiguration, kích hoạt bằng MAC CE

Đo đạc

Mạng cấu hình cho UE đo gì và khi nào báo cáo bằng measConfig trong RRC reconfiguration:

• measObject: đo tần số nào. LTE theo EARFCN, NR theo tần số SSB cùng cửa sổ đo SMTC (UE chỉ tìm SSB trong cửa sổ này).
• reportConfig: điều kiện báo cáo, theo sự kiện hoặc theo chu kỳ.
• measId: ghép một measObject với một reportConfig.
• Measurement gap: khoảng thời gian UE ngừng nhận để sang tần số khác đo, cần khi UE chỉ có một bộ thu.

Đại lượng đo: RSRP, RSRQ (và RS-SINR) trên CRS ở LTE; SS-RSRP, SS-RSRQ, SS-SINR trên SSB, hoặc CSI-RSRP trên CSI-RS ở NR.

Sự kiện	Điều kiện	Dùng cho
A1	Serving tốt hơn ngưỡng	Dừng đo khác tần số
A2	Serving kém hơn ngưỡng	Bắt đầu đo khác tần số, bật measurement gap
A3	Neighbour tốt hơn SpCell một offset	Handover cùng tần số, phổ biến nhất
A4	Neighbour tốt hơn ngưỡng	Cân bằng tải, thêm cell
A5	SpCell kém hơn ngưỡng 1 và neighbour tốt hơn ngưỡng 2	Handover khác tần số
A6	Neighbour tốt hơn SCell một offset	Đổi SCell trong carrier aggregation
B1	Neighbour hệ khác tốt hơn ngưỡng	Thêm NR leg trong EN-DC, handover khác hệ
B2	SpCell kém hơn ngưỡng 1 và neighbour hệ khác tốt hơn ngưỡng 2	Handover LTE sang NR hoặc ngược lại

Mỗi sự kiện có thêm hysteresis và timeToTrigger để tránh báo cáo dao động (ping-pong). UE gửi MeasurementReport trên SRB1.

Handover

Handover ở CONNECTED do mạng quyết định, dựa trên báo cáo đo của UE. Có hai kiểu theo đường báo hiệu:

• X2/Xn handover: trạm gốc nguồn và đích nói chuyện trực tiếp, core chỉ được báo sau để chuyển đường dữ liệu. Đây là kiểu thông dụng.
• S1/N2 handover: đi qua MME/AMF, dùng khi hai trạm gốc không có X2/Xn, hoặc khi phải đổi MME/AMF.

X2/Xn handover

sequenceDiagram
    autonumber
    participant UE
    participant S as Trạm gốc nguồn
    participant T as Trạm gốc đích
    participant C as MME / AMF
    participant G as S-GW / UPF
    UE->>S: MeasurementReport - ví dụ sự kiện A3
    Note over S: Quyết định handover, suy ra KeNB* / KgNB*
    S->>T: X2AP / XnAP Handover Request<br/>UE context, bearer, khóa, cấu hình hiện tại
    Note over T: Admission control, cấp C-RNTI mới, có thể cấp preamble riêng
    T->>S: Handover Request Acknowledge<br/>container chứa bản tin RRC cho UE
    S->>UE: LTE RRCConnectionReconfiguration có mobilityControlInfo<br/>NR RRCReconfiguration có reconfigurationWithSync
    S->>T: SN Status Transfer - trạng thái số thứ tự PDCP
    S->>T: Chuyển tiếp dữ liệu downlink qua X2-U / Xn-U
    Note over UE: Tách khỏi cell nguồn, đồng bộ với cell đích
    UE->>T: Random access, thường là CFRA
    T->>UE: Random Access Response
    UE->>T: RRCConnectionReconfigurationComplete / RRCReconfigurationComplete
    T->>C: S1AP / NGAP Path Switch Request
    C->>G: Modify Bearer Request / cập nhật N4 qua SMF
    G-->>S: End marker trên đường cũ
    G->>C: Đường downlink chuyển sang trạm đích
    C->>T: Path Switch Request Acknowledge - khóa NH, NCC mới
    T->>S: UE Context Release

Các điểm quan trọng:

• Bản tin lệnh handover do trạm đích soạn. Trạm nguồn chỉ chuyển nguyên container cho UE. Vì vậy cấu hình UE nhận được (C-RNTI mới, cấu hình RACH, bearer) là của cell đích.
• Thời gian gián đoạn tính từ lúc UE nhận lệnh tới lúc gửi Complete cho cell đích, thường vài chục ms. Timer T304 giới hạn thời gian này, hết T304 là handover thất bại và UE tái thiết lập kết nối.
• Không mất gói. SN Status Transfer và chuyển tiếp dữ liệu giúp PDCP ở trạm đích tiếp tục đúng số thứ tự, AM bearer không mất gói. End marker báo cho trạm đích biết đã hết dữ liệu từ đường cũ, để sắp xếp đúng thứ tự.
• Khóa. KeNB* / KgNB* suy ra từ khóa hiện tại (handover ngang) hoặc từ NH do core cấp (handover dọc), kết hợp PCI và tần số downlink của cell đích. NCC cho UE biết dùng cách nào.

Các cải tiến của NR

Tính năng	Release	Ý tưởng
Conditional handover (CHO)	Rel-16	Mạng gửi trước lệnh handover cho vài cell ứng viên kèm điều kiện, UE tự thực hiện khi điều kiện thỏa. Giảm lỗi khi tín hiệu cell nguồn suy giảm nhanh
DAPS handover	Rel-16	UE giữ kết nối với cả nguồn và đích trong lúc chuyển, gián đoạn gần bằng 0
RACH-less handover	Rel-14 LTE, Rel-18 NR	Bỏ random access khi timing advance của cell đích đã biết
LTM (L1/L2 triggered mobility)	Rel-18	Chuẩn bị trước cấu hình nhiều cell, chuyển bằng MAC CE thay vì RRC reconfiguration

Handover khác hệ

LTE sang NR SA hoặc ngược lại đi qua core: MME và AMF trao đổi qua giao diện N26, bản tin là S1AP Handover Required ở phía nguồn và NGAP Handover Request ở phía đích. Nếu không có N26, UE phải đăng ký lại ở hệ mới (gọi là interworking không có N26), gián đoạn dài hơn.

EN-DC: thêm secondary node NR

Ở NSA, UE không "handover" sang NR mà được thêm một NR leg. eNB là master node (MN), en-gNB là secondary node (SN).

sequenceDiagram
    autonumber
    participant UE
    participant MN as eNB - master node
    participant SN as en-gNB - secondary node
    participant MME
    participant SGW as S-GW
    UE->>MN: MeasurementReport - sự kiện B1 trên tần số NR
    MN->>SN: X2AP SgNB Addition Request
    SN->>MN: SgNB Addition Request Acknowledge<br/>NR RRCReconfiguration cho UE
    MN->>UE: RRCConnectionReconfiguration<br/>nr-Config chứa NR RRCReconfiguration
    UE->>MN: RRCConnectionReconfigurationComplete
    MN->>SN: SgNB Reconfiguration Complete
    UE->>SN: Random access trên cell NR - PSCell
    MN->>MME: S1AP E-RAB Modification Indication
    MME->>SGW: Modify Bearer - S1-U chuyển sang en-gNB
    MME->>MN: E-RAB Modification Confirm
    Note over UE,SGW: Dữ liệu đi qua en-gNB, chia sang eNB theo split bearer

Với option 3x, user plane từ S-GW đi vào en-gNB, PDCP ở en-gNB chia gói ra hai leg (NR trực tiếp và LTE qua X2-U). Control plane vẫn neo ở eNB, en-gNB có thể nói RRC trực tiếp với UE qua SRB3 cho các cấu hình chỉ liên quan NR. Khi NR leg yếu, UE báo SCG failure cho MN thay vì mất cả kết nối.

RRC release và RRC_INACTIVE

LTE: nhả về IDLE

Khi UE hết hoạt động (eNB đếm bằng inactivity timer, thường 10 đến 20 s), eNB nhả kết nối:

sequenceDiagram
    participant UE
    participant eNB
    participant MME
    participant SGW as S-GW
    Note over eNB: Inactivity timer hết
    eNB->>MME: S1AP UE Context Release Request
    MME->>SGW: Release Access Bearers Request
    SGW->>MME: Release Access Bearers Response
    MME->>eNB: S1AP UE Context Release Command
    eNB->>UE: RRCConnectionRelease
    eNB->>MME: S1AP UE Context Release Complete
    Note over UE: RRC_IDLE và ECM-IDLE, EPS bearer vẫn còn ở core

Khi cần gửi dữ liệu lại, UE chạy lại random access, RRC setup với cause mo-Data, gửi NAS Service Request, MME gửi Initial Context Setup để khôi phục bearer, eNB lại phải kích hoạt bảo mật AS và cấu hình DRB. Chuỗi này tốn khoảng chục bản tin, là chi phí lớn với các ứng dụng gửi dữ liệu nhỏ và thưa.

NR: tạm ngưng về INACTIVE và khôi phục

NR cho phép gNB tạm ngưng thay vì nhả: gửi RRCRelease kèm suspendConfig gồm I-RNTI, vùng thông báo RAN (RNA), chu kỳ paging RAN và NCC. UE và gNB neo (anchor) cùng giữ UE context, kết nối N2/N3 với core giữ nguyên, AMF vẫn coi UE là CM-CONNECTED.

sequenceDiagram
    autonumber
    participant UE
    participant N as gNB mới
    participant A as gNB neo
    participant AMF
    Note over UE: RRC_INACTIVE, có dữ liệu uplink<br/>hoặc nhận RAN paging
    UE->>N: Random access, Msg3 RRCResumeRequest<br/>I-RNTI, resumeMAC-I, resumeCause
    N->>A: XnAP Retrieve UE Context Request
    A->>N: Retrieve UE Context Response - UE context
    N->>UE: RRCResume - cấu hình, khóa mới theo NCC
    UE->>N: RRCResumeComplete
    N->>AMF: NGAP Path Switch Request
    AMF->>N: Path Switch Request Acknowledge
    N->>A: XnAP UE Context Release

Nếu UE resume ở chính gNB neo, bước 2, 3, 6 đến 8 không cần, chỉ còn một vòng RRCResumeRequest, RRCResume, RRCResumeComplete. Khi UE ra khỏi RNA, hoặc timer T380 hết, nó resume với cause rna-Update để báo vị trí rồi thường được cho về INACTIVE lại.

Rel-17 thêm Small Data Transmission (SDT): UE ở INACTIVE gửi luôn một lượng nhỏ dữ liệu uplink cùng RRCResumeRequest (qua 4-step, 2-step RACH hoặc configured grant) mà không cần vào CONNECTED.

Lỗi liên kết và tái thiết lập

Radio link failure (RLF) được phát hiện khi lớp vật lý báo "out-of-sync" (chất lượng PDCCH giả định quá kém) liên tiếp N310 lần: UE bật timer T310. Nếu nhận N311 lần "in-sync" thì dừng T310, ngược lại hết T310 là RLF. Các nguyên nhân khác: random access thất bại, RLC đạt số lần truyền lại tối đa, handover thất bại (T304 hết).

Sau RLF, UE chọn lại cell trong thời gian T311 và gửi yêu cầu tái thiết lập:

	LTE	NR
Yêu cầu	RRCConnectionReestablishmentRequest	RRCReestablishmentRequest
Định danh	C-RNTI cũ, PCI cell cũ, shortMAC-I	Như LTE
Trả lời	RRCConnectionReestablishment	RRCReestablishment
Hoàn tất	RRCConnectionReestablishmentComplete, rồi reconfiguration để khôi phục DRB	RRCReestablishmentComplete, rồi RRCReconfiguration

Cell mới phải lấy được UE context từ trạm gốc cũ (qua X2/Xn, nếu là trạm khác). Không lấy được thì trạm từ chối, UE về IDLE và bắt đầu lại từ RRC setup, mất toàn bộ trạng thái bearer ở RAN.

NR có thêm beam failure recovery ở lớp MAC, xử lý trước khi phải đến RLF: UE theo dõi tín hiệu tham chiếu của beam hiện tại, khi lỗi đủ số lần thì chọn một beam ứng viên và báo cho gNB bằng CFRA, hoặc bằng PUCCH/MAC CE (Rel-16 cho SCell).

Idle mode: cell reselection và cập nhật vùng

Ở IDLE (và INACTIVE), UE tự chọn cell, mạng không biết UE đang ở cell nào mà chỉ biết vùng.

Cell reselection dựa trên độ ưu tiên tần số trong SIB:

• Tần số ưu tiên cao hơn: chuyển nếu cell đích có Srxlev > threshX-High trong Treselection, đo liên tục.
• Cùng ưu tiên (thường là cùng tần số): xếp hạng theo R-criterion, Rs = Qmeas,s + Qhyst và Rn = Qmeas,n − Qoffset, chuyển nếu cell lân cận đứng đầu trong Treselection.
• Tần số ưu tiên thấp hơn: chỉ chuyển khi cell hiện tại kém hơn threshServingLow và cell đích tốt hơn threshX-Low.
• UE chỉ đo lân cận khi serving kém hơn s-IntraSearch hoặc s-NonIntraSearch, để tiết kiệm pin.

Cập nhật vùng báo cho core biết vị trí ở mức Tracking Area:

Kích hoạt	LTE	NR
Vào TA không có trong TA list	Tracking Area Update Request	Registration Request, loại mobility registration update
Định kỳ	TAU khi T3412 hết (mặc định 54 phút)	Periodic registration update khi T3512 hết
Ở INACTIVE, ra khỏi RNA		RRCResumeRequest với cause rna-Update

Paging

Paging báo cho UE ở IDLE (hoặc INACTIVE) rằng mạng có dữ liệu hoặc cuộc gọi đến.

sequenceDiagram
    participant UE
    participant RAN as eNB / gNB
    participant C as MME / AMF
    Note over C: Có dữ liệu downlink cho UE ở IDLE
    C->>RAN: S1AP / NGAP Paging - S-TMSI hoặc 5G-S-TMSI, TAI list
    Note over RAN: Gửi tới mọi cell trong các TA đó
    RAN->>UE: Paging trên PDSCH, DCI scramble với P-RNTI, đúng paging occasion
    UE->>RAN: Random access, RRC setup với cause mt-Access
    UE->>C: NAS Service Request

Để UE không phải nghe liên tục, mỗi UE chỉ thức ở paging occasion của nó, suy ra từ định danh:

	LTE	NR
UE_ID	IMSI mod 1024	5G-S-TMSI mod 1024
Paging frame	SFN mod T = (T div N) · (UE_ID mod N)	(SFN + PF_offset) mod T = (T div N) · (UE_ID mod N)
Paging occasion	Một subframe trong paging frame	Một tập PDCCH monitoring occasion, lặp theo từng SSB (beam)

T là chu kỳ DRX paging (nhỏ hơn giữa giá trị mặc định của cell và giá trị riêng UE thương lượng qua NAS), N là số paging frame trong một chu kỳ. Ở NR, gNB phải phát paging trên mọi beam vì không biết UE ở beam nào. Rel-17 thêm Paging Early Indication (PEI): một DCI báo trước để UE biết có cần thức dậy giải mã paging hay không.

Với UE ở INACTIVE, gNB neo tự khởi tạo RAN paging (dùng I-RNTI đầy đủ) trong các cell của RNA, gửi tới các gNB khác qua XnAP RAN Paging, core không tham gia.

Timer hay gặp

Timer	Chạy khi	Hết thì
T300	Gửi RRC setup request	Báo lỗi thiết lập lên NAS
T301	Gửi yêu cầu tái thiết lập	Về IDLE
T304	Nhận lệnh handover	Handover thất bại, tái thiết lập
T310	Nhận N310 lần out-of-sync	Radio link failure
T311	Bắt đầu tái thiết lập, tìm cell	Về IDLE
T319	Gửi RRCResumeRequest (NR)	Về IDLE
T380	Vào INACTIVE (NR)	Cập nhật RNA định kỳ
T3412 / T3512	Về IDLE (NAS)	TAU / registration update định kỳ

Đọc thêm

• 3GPP TS 36.331 và TS 38.331: RRC, mọi bản tin và timer trong trang này.
• 3GPP TS 36.300 mục 10 và TS 38.300 mục 9: mobility và quản lý trạng thái.
• 3GPP TS 37.340: multi-connectivity, EN-DC và NR-DC.
• 3GPP TS 36.423 (X2AP) và TS 38.423 (XnAP).
• 3GPP TS 36.304 và TS 38.304: cell reselection và paging ở chế độ idle.
• L1 & Acceleration: phần PHY phía sau các kênh PDCCH, PDSCH, PUSCH.